Гибкая электроника долгое время упиралась в ограничения двумерной печати. Но теперь ученые придумали, как «рисовать» токопроводящие дорожки прямо в воздухе, создавая объемные провода тоньше иглы. Вместо того чтобы выдавливать чернила через сопло, они растягивают их, как нить, используя поверхностное натяжение и испарение. Получаются стабильные трехмерные структуры, которые можно интегрировать в гибкие схемы без многослойных плат.

Поверхностное натяжение — сила, которая заставляет жидкость сокращать свою площадь поверхности. Например, капля воды собирается в шарик, а не растекается. В этом исследовании именно оно помогает «удерживать» чернила в воздухе, пока они не затвердеют.

Метод работает так: серебряные чернила нагревают, они густеют и образуют «жидкий мостик» между иглой и подложкой. Когда иглу поднимают, чернила вытягиваются в тонкие нити и мгновенно затвердевают. Ширина проводов — до 4 микрон, это меньше диаметра сопла. После термообработки их сопротивление почти как у чистого серебра. Даже после 200 сгибаний проводники не ломаются и не теряют проводимость.

Уже испытали технологию в реальных устройствах:

• Сетки из светодиодов, где провода идут в разных плоскостях.
• Термодатчики на слюдяной подложке.
• Генераторы колебаний, напечатанные в один слой.

Мы не просто печатаем, а переосмысливаем сам подход к созданию схем, — говорит Дачжи Ван, соавтор исследования. — Это открывает новые возможности для носимой электроники и мягкой робототехники.

Технология упрощает производство, сокращает расходы и позволяет создавать компактные устройства, которые раньше были невозможны.

Результаты опубликованы в издании Microsystems & Nanoengineering.

Это исследование решает три ключевые проблемы гибкой электроники:

1. Миниатюризация — провода тоньше 10 микрон позволяют создавать сверхкомпактные устройства, например, датчики для медицинских имплантов.
2. Механическая стабильность — даже после многократных деформаций проводники не рвутся, что критично для носимой электроники.
3. Упрощение производства — отпадает необходимость в многослойных платах и отверстиях для межслойных соединений.

Реальные применения:

• Медицина — тонкие, незаметные датчики для мониторинга состояния кожи или внутренних органов.
• Робототехника — эластичные схемы для искусственных мышц.
• Энергетика — легкие солнечные панели, которые можно сворачивать в рулон.

Главный недостаток метода — зависимость от термообработки. Для некоторых гибких подложек (например, полимеров с низкой температурой плавления) нагрев до 200°C может быть неприемлем. Кроме того, пока демонстрируются только серебряные чернила — а они дороже медных или углеродных аналогов.

Ранее российские ученые создали гибкий суперконденсатор.